自然界一切物体都具有能量，能量有 各种不同形式，它能从一种形式转化 为另一种形式，从一个物体传递给另 一个物体，在转化和传递中能量的总 量恒定不变。
能量贬值原理
一个封闭系统中的任何自发 性变化，都必然朝着能量贬值 （熵增）的方向发展，而最后 的平衡状态，则对应于熵的最 大可能值。
热能与其它形式能量之间的转换也必然遵循能量守恒和转换定 律——热力学第一定律。热力学第一定律指出：热能作为一种 能量，可以与其它形式的能量相互转换，在转换过程中能量总 量保持不变。 能量不仅有量的多少，还有质的高低。热力学第一定律只说
能量转换的主要燃料
能量转换的主要燃料
燃料通常是指能够通过燃烧过程而将化
学能转换为热能的物质。 所有化石燃料及由化石燃料加工而成的 其它含能体； 所有生物燃料以及由生物燃料加工而成 的含能体。
它包括所有的化石燃料(如煤、石油、天然气、油页岩等)， 及由化石燃料加工而成的其它含能体(如煤气、焦炭、汽油、 煤油、柴油、重油、液化石油气、丙烷、甲醇、乙醇等)； 生物燃料(如新柴)以及由生物燃料加工而成的含能体(如沼 气)。
能量的基本性质
能量的基本性质
运
动无 有
序 序
有 序 能 无 序 能
不 完全、 有条 件
研究能量属性及其转换规律的科学是热力学。从热 力学的角度看，能量是物质运动的量度，运动是物 质存在的形式，因此一切物质都有能量。只要物质 运动状态一定，物质拥有的能量就一定. 尽管物质的运动多种多样，但就其形态而沦只有有 序(有规则)运动和无序(无规则)运动两类。人们常将 量度有序运动的能量称为有序能，量度无序运动的 能量称为无序能。显然，一切宏观整体运动的能量 和大量电子定向运动的电能都是有序能；而物质内 部分子杂乱无章的热运动则是无序能。大量事实证 明，有序能可以完全地、无条件地转换为无序能； 相反的转换却是有条件的、不完全的。
能量转换过程及转换设备或系统
能源 能源形态转换过程
水力、风 机械能 力、潮汐、 机械能 海流、波 浪
机械能 机械能
电能
太阳能
光能 热能 光能 热能 机械能 电能 光能 热能 电能 光能 电能 光能 化学能 光能 生物能 电磁波 电能
转换机械或系统
水车、风车。水轮机—— 发电机，波力发电、风力 发电、潮汐发电、海流发电
热水器，采暖、制冷、光化 学反应，太阳灶 太阳热发动机 太阳热发电 热力发电，热电子发电 光电池、光化学电池 光化学反应（水分解）光合成
能量转换过程及转换设备或系统
能源
核能
能源形态转换过程
核分裂 核分裂 核分裂 核分裂 核聚变
热能 机械能 热能 热能 电能 电磁能 电能 热能 机械能
电能 电能
电能 电能
烧） 烧）
燃
烧
方
式油
的
燃
烧内 外燃 燃
气
体
燃
料
的
燃
烧燃 容
器 烧
内 器
燃 燃
烧 烧
机械能的获取
热机转换
热机效率
Байду номын сангаас
内燃机
——往复运动热机 燃
燃气轮机
料
——外燃式热机
蒸汽轮机
—机械—功将的蒸热汽机热能转换为空气
燃烧室
发电机 废气
电机转换
交 流 电 动 机同异步步电电动动机机
串 励 式 直 流 电 动 机并 励 式
能量转换过程及转换设备或系统
能源 能源形态转换过程
石油、煤 炭、天然 气等矿物 燃料
化学能 热能 化学能 热能 机械能 化学能 热能 机械能 电能
氢和酒精 等二次能 源
化学能 电能 热能 化学能 电能
转换机械或系统
炉子、燃烧器 各种热力发动机 热机、发电机，磁流体 发电，EGD发电（压电 效应）
热力发电，热电子发电 燃料电池
光（激光） 热能 热能
聚变
转换机械或系统
核发电，磁流体发电 核能炼钢 热力发电，热电子发电 光电池
核聚变发电
热能的产生
热能的产生
燃料燃烧 核能转换 太阳能转换 地热 电能转换
有关燃烧的知识
燃料燃烧的必要条件 燃烧所需的空气量 燃烧产生的烟气量
燃烧设备
煤
的
燃
烧室 层燃 燃（ （粉 层状 状
燃 燃
能量之间的转换
“量”的多少 能量守恒与转换定律
“质”的高低 能量贬值原理
能量和能量转换这一特性，导致能量不仅有“量”的多少， 而且有“质”的高低。 能量在量方面的变化，遵循自然界 最普迫、最基本的规律，即能量守恒与转换定律。这一定 律和细胞学说及进化论，被称为19世纪自然科学的三大发 现。
能量守恒与转换定律
复 励 式
明了能量在量上要守桓，并没有说明能量在“质”方面的高低。 事实上能量是有品质上的差别。自然界进行的能量转换过程是 有方向性的。不需要外界帮助就能自动进行的过程称之为自发 过程，反之为非自发过程。自发过程都有一定的方向。前述温 差传热就是典型的例子，即热量只能自发地(即不花代价的)从 高温物体传向低温物体，却不能自发地由低温物体传向高温物 体。由此可见自发过程都是朝着一定方向进行的，若要使自发 过程反向进行并回到初态则需花代价．所以自发过程都是不可 逆过程。过程的方向性反映在能量上，就是能量有品质的高低。
人们常把能够从单一热源取热，使之完全变为功而不引起其它
变化的机器叫做第二类永动机。人们设想的这种机器并不违反 热力学第一定律。它在工作过程中能量是守恒的，只是这种机 器的热效率是100％，而且可以利用大气、海洋和地壳作热源， 焚其中无穷无尽的热能完全转换为机械能，机械能又可变为热， 循环使用，取之不尽，用之不竭。
热力学第二定律
克劳修斯说法：“不可能把热量从低温 物体传到高温物体而不引起其它变化。”
开尔文说法：“不可能从单一热源吸取 热量使之完全转变成功而不产生其它影 响。”
热力学第二定律深刻地指明了能量转换过程的方向、 条件及限度。当存在有限势差(温差、浓度差等)时，自 发过程总是朝着消除势差的方向进行，在势差消除时 自发过程即终止(过程的极限)。 能量从“量”的观点看，只有是否已利用、利用了多
少的问题；而从“质”的观点看，还有个是否按质用 能的问题。所谓提高能量酌有效利用，其实质就在于 防止和减少能量贬值发生。
第二类永动机的例子
以海洋为热源，海洋共有6.88×1020t的 海水，如果海水的温度下降1℃，可放 出2.88×1024KJ的热量，约合 9.8×1016t标准煤，相当于目前全世界 每年能耗的10万倍。